Morphometrische und biomechanische Untersuchung der Sehnen-Knochen-Verbindung bei anatomischer Rekonstruktion der Rotatorenmanschette mittels der sogenannten Fadenbrücken-Technik am Tiermodell
Tendon-bone contact pressure and biomechanical evaluation of the tendon-bone interface by using a modified suture-bridge technique for rotator cuff repair in an animal model
by Meike Büschken
Date of Examination:2011-11-09
Date of issue:2011-10-04
Advisor:PD Dr. Hans-Michael Klinger
Referee:PD Dr. Hans-Michael Klinger
Referee:Prof. Dr. Dr. Wilfried Engelke
Referee:Prof. Dr. Dr. Thomas Crozier
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1080
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Description:Dissertation
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Abstract
English
Aim: The aim of the study was to evaluate a suture-bridge technique for rotator cuff repair by reference to the time zero mechanical and footprint properties in an animal model.Method: Therefore thirty fresh-frozen sheep shoulders were randomly assigned among three investigation groups after they were prepared and the infraspinatus tendon was detached from its insertion: (1) cyclic loading and (2) load-to-failure testing by use of a material testing machine (Zwick-Roell) and (3) tendon-bone interface contact pressure measurement by means of a pressure sensitive film (FUJUFILM©). All specimens were reconstructed with the aid of LASA-DR-Screws© and polyethylene sutures based on the use of the suture-bridge technique. Shoulders were cyclically loaded from 10 to 180 N and the numbers of cycles creating a 5-mm and 10-mm gap formation were recorded along with the mechanism of failure. Additionally, the ultimate tensile strength and stiffness were verified and the mode of failure was documented. The average contact pressure and pressure pattern between the infraspinatus tendon and insertion site were researched by using a pressure-sensitive film system.Results: All of the specimens resisted against 3,000 cycles and none of them reached a gap formation of 10 mm. The numbers of cycles to 5-mm gap formation was 2,884.5 ± 96.8 cycles. The ultimate tensile strength was 565.8 ± 17.8 N and stiffness was 173.7 ± 9.9 N/mm. The entire specimen presented a unique mode of failure as it is well known in using high strength sutures by pulling them through the tendon. A mean contact pressure of 1.19 ± 0.03 MPa was detected on the footprint area.Conclusions: The fundamental results of our study demonstrate high mechanical strength and improved contact pressure and pressure pattern on the footprint coverage by the use of the suture-bridge technique for rotator cuff repair. In this way conditions of the stability and healing of a reconstructed rotator cuff tendon can be improved. Nevertheless in-vivo-studies are essential to evaluate the cell biological healing process in order to achieve further sufficient advancements in rotator cuff repair.
Keywords: rotator cuff repair; suture-bridge technique; tendon-bone interface; biomechanical evaluation; tendon-bone contact pressure
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Ziel: Trotz einer bereits breiten klinischen Anwendung der sogenannten Fadenbrücken-Technik in der täglichen Praxis, sind biomechanische und morphometrische Daten zu diesem Thema in der Literatur spärlich. Ziel dieser Studie war es daher anhand zyklischer und maximaler Belastungstests sowie Druckmessungen, Aufschluss über die biomechanischen und morphometrischen Eigenschaften einer sogenannten Fadenbrücken-Technik zum Zeitpunkt Null zu erhalten.Material und Methoden: Dafür wurde bei 30 post mortem Schafsschultern die Infraspinatussehne vom Humerus abgelöst, und randomisiert in drei Testgruppen eingeteilt: (1) zyklischer Belastungstest, (2) maximaler Belastungstest jeweils mittels einer Materialprüfmaschine (Typ Zwick-Roell) und (3) Druckmessung mittels eines drucksensitiven Messfoliensystems (FUJIFILM©). Die Refixation der durchtrennten Infraspinatussehne erfolgte mit Hilfe der sogenannten Fadenbrücken-Technik unter Verwendung von LASA-DR-Schrauben© und Polyethylenfäden der Stärke 2. Beim zyklischen Belastungstest (10 bis 180 N)der jeweiligen Sehnen-Knochen-Verbindung wurde die Anzahl der Zyklen bis zum Auftreten einer Dehiszenz der Sehne von 5 bzw. 10 mm, sowie die Art des Versagens des Konstrukts dokumentiert. Der maximale Belastungstest erfolgte bis zum Versagen der Sehnen-Knochen-Verbindung mit Aufzeichnung der maximalen Ausreißfestigkeit und Bestimmung der Steifigkeit. Der durchschnittliche Druck der refixierten Sehne auf den Knochen wurde mit Hilfe eines drucksensitiven Messfoliensystems evaluiert.Ergebnisse: In Gruppe (1) hielten alle Präparate 3000 Zyklen stand und in keinem Fall wurde eine Dehiszenz der Sehne von 10 mm erreicht. Die Anzahl der Zyklen bis zu einer Dehiszenz der Sehne von 5 mm betrug im Mittel 2884,5 ± 96,8. Die maximale Ausreißfestigkeit (Gruppe (2)) betrug im Durchschnitt 565,8 ± 17,8 N, die Steifigkeit konnte mit 173,7 ± 9,9 N/mm verzeichnet werden. In allen Fällen konnte ein Durchschneiden der Fäden durch das Sehnengewebe als Versagensursache beobachtet werden. Der Druck (Gruppe (3)) der durch die Fadenbrücken-Technik am Kontakt der Sehne zum Knochen ausgeübt wurde, lag bei durchschnittlich 1,19 ± 0,03 MPa.Zusammenfassung: Die Ergebnisse dieser in-vitro-Untersuchung zeigen, dass die untersuchte modifizierte Fadenbrücken-Technik im Vergleich mit den bisher in der Literatur publizierten Ergebnissen eine hohe Primärstabilität mit einer niedrigen Dehiszenz der Sehne gegenüber zyklischen sowie monotonen Belastungsspitzen bietet. Zudem konnte nachgewiesen werden, dass durch die Fadenbrücken-Technik die native Insertionsfläche der Sehne wiederhergestellt werden kann. Weiter zeitabhängige in-vivo-Untersuchungen sind jedoch erforderlich um den Nachweis einer günstigeren Sehnen-Knochen-Einheilung zu erbringen und so ein besseres klinisches Resultat bei der Fadenbrücken-Technik zu erzielen.
Schlagwörter: Rotatorenmanschette; Refixation; Fadenbrücken-Technik; Sehnen-Knochen-Verbindung; biomechanische Belastungstests; Druckmessung